编辑推荐：
为解决超高密度纳米间隙制备难题，提升 SERS 检测灵敏度，研究人员利用纳米转移打印（nTP）结合等离子体处理，在镜面制备多孔金纳米线（P-Au NWs）。结果显示其拉曼增强因子达 1.21×1012，检测限低至 6.46×10-13M，为高灵敏检测及多领域应用奠定基础。
在微观世界的分子检测领域，表面增强拉曼散射（Surface-Enhanced Raman Scattering, SERS）如同一位 “侦探”，凭借局域表面等离子体共振（Localized Surface Plasmon Resonance, LSPR）效应，能敏锐捕捉到分子的微弱信号。然而，这位 “侦探” 面临着一个棘手的挑战：如何在金属纳米结构中制造出超高密度的纳米间隙，以增加 “热点” 的密度和强度，从而提升检测的灵敏度。传统的多层堆叠结构虽然能带来一定的提升，但激光激发深度的限制使得深层 “热点” 难以形成，过多的层数反而可能适得其反。而多孔金属纳米结构虽有大比表面积等优势，却因表面散射和欧姆损耗等问题，限制了 SERS 性能的进一步突破。
在这样的背景下，来自国外研究机构的研究人员决心攻克这一难题，他们在《Applied Surface Science Advances》上发表了一项颇具创新性的研究。
研究人员采用了纳米转移打印（nTP）技术，并结合等离子体处理，在镜面基底上成功制备出具有 hierarchical 工程结构的多孔金纳米结构（Porous Au Nanostructures, P-Au NSs），特别是等离子体处理后的镜面多孔金纳米线结构（pPAN on M）。
该研究主要运用了以下关键技术方法：首先是纳米转移打印技术，通过硅模板制备聚合物复制品，再将金 / 银多层膜沉积在模板上，经热合金化和脱合金处理得到多孔金纳米线；其次是等离子体辅助处理，利用 O2/CF4等离子体蚀刻去除聚合物，减少线间距，形成超高密度纳米间隙；此外，还运用了扫描电子显微镜（SEM）、拉曼光谱等表征手段，以及有限差分时域（FDTD）模拟来分析电场分布。
3.1 多孔金纳米结构的制备工艺
研究通过纳米转移打印技术，将多孔金纳米线（P-Au NWs）均匀转移到柔性基底和金镜面上。在制备过程中，精确控制金 / 银比例至关重要，当原子组成为 Au 20.23% 和 Ag 79.77% 时，经脱合金处理可得到结构完整、孔隙均匀的 P-Au NWs，平均孔径约 10.22 nm。与非多孔金纳米线和平面金膜相比，P-Au NWs 的 SERS 信号显著增强，证实了孔隙结构对提升性能的重要性。
3.2 柔性基底上的多层多孔金纳米线
在柔性基底上堆叠 1-4 层 P-Au NWs，随着层数增加，纳米间隙数量增多，SERS 信号逐渐增强。一层 P-Au NWs 的信号强度是一层非多孔金纳米线的 9.6 倍，表明孔隙结构和表面粗糙度能有效促进等离子体耦合，形成更多 “热点”。
3.3 等离子体辅助纳米转移打印在镜面上的应用
等离子体处理使纳米线间距从 100 nm 减少至 < 20 nm，形成密集的水平和垂直纳米间隙。两层堆叠的 pPAN on M 结构相比单层，拉曼信号提升三倍，且反射率降低，说明其能增强等离子体吸收和光限制效应。FDTD 模拟显示，该结构在纳米间隙处具有更强的电场局域化，证实了其优异的 SERS 性能。
3.4 低浓度分子检测
pPAN on M 基底对 4 - 巯基苯甲酸（4-MBA）和福美双（thiram）表现出极高的检测灵敏度。4-MBA 在 10-12M 浓度下仍可检测，检测限（LOD）约为 6.46×10-13M；thiram 在 10-8M 浓度下可检测，LOD 约为 7.08×10-9M，校准曲线显示出良好的线性相关性，且信号重复性高，相对标准偏差（RSD）低于 10%。
3.5 增强因子计算
通过对比 SERS 信号与非 SERS 信号，计算得出两层 pPAN on M 基底对 4-MBA 的拉曼增强因子（EF）为 1.21×1012，对 thiram 的 EF 为 2.36×106，显著优于以往报道的基底，充分证明了其超强的信号增强能力。
这项研究成功开发出一种具有超高密度纳米间隙的 SERS 基底，通过巧妙结合多孔结构和等离子体处理，有效解决了传统方法中存在的 “热点” 密度和强度不足的问题。其制备工艺具有低成本、大面积生产的优势，不仅为超灵敏分子检测提供了新的有力工具，也在能量存储、催化、光电子学等领域展现出广阔的应用前景。未来，这种创新的纳米结构设计和制备技术有望推动 SERS 在环境监测、生物医学诊断等更多领域的实际应用，为科学研究和社会发展带来新的突破。
